CN208738896U - 充放电保护电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种充放电保护电路及电子设备，本实用新型通过在电池中增加第一温度检测单元和第二温度检测单元，由充电控制单元在充电时检测所述第一温度检测单元的电压，根据第一温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止充电；由系统控制单元在放电时检测所述第二温度检测单元的电压，根据所述第二温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止系统供电，实现了低成本高精度的电池高低温充放电保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种充放电保护电路及电子设备。
背景技术
目前市面上的电子产品越来越倾向于便携化，而便携式产品之所以便携就是因为内置了锂电池。当然，便携式产品因为方便携带，所以使用环境并不固定，如室内、室外，甚至可能在车内等。这不可避免地会使电池的工作温度超过60℃，但是一般消费类产品电池的放电温度是0～60℃，当温度过高或过低时，轻则会造成电池使用寿命变短或者电池损坏，重则导致电池爆炸，从而对用户造成伤害。
目前市面上的便携式产品的电池在解决这一问题上有两种方案，一种是只对电池充电作了保护，电池在放电时没有任何的高低温保护措施；另一种是库仑计加充电芯片集成电源管理，但是实际上市面上的E-GaugeTM电量计芯片并没有电池放电温度保护，例如全志的AXP223，美信的MAX17055等，目前具备电池充放电温度保护功能的只有Ti的E-GaugeTM电量计芯可以实现，此方案多了E-GaugeTM电量计模块，造成整体成本上升。而且并不是所有的电子产品都需要精确的电量百分比，如此E-GaugeTM电量计模块即增加成本，也限制了方案选型。
采用上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种充放电保护电路及电子设备，旨在解决现有技术中无法低成本对电池充放电进行高/低温保护的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供一种充放电保护电路，所述电路包括充电控制单元、第一温度检测单元、第二温度检测单元及系统控制单元，所述第一温度检测单元和所述第二温度检测单元内置于电池中，所述充电控制单元的输入端与适配器连接，所述充电控制单元的输出端与所述电池的输入端连接，所述充电控制单元的控制端与所述第一温度检测单元的第一端连接，所述第一温度检测单元的第二端接地，所述系统控制单元与所述第二温度检测单元的第一端连接，所述第二温度检测单元的第二端接地；其中，
所述充电控制单元，用于充电时检测所述第一温度检测单元的电压，根据所述第一温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止充电；
所述第一温度检测单元，用于充电时根据电池温度变化电压；
所述第二温度检测单元，用于放电时根据电池温度变化电压；
所述系统控制单元，用于放电时检测所述第二温度检测单元的电压，根据所述第二温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止系统供电。
优选地，所述充电控制单元包括充电芯片及第一电阻；所述充电芯片的输出端与所述电池的输入端连接，所述充电芯片的输入端与适配器连接，所述充电芯片的控制端与所述第一温度检测单元的第一端连接；所述第一电阻的第一端与电源连接，所述第一电阻的第二端与所述第一温度检测单元的第一端连接。
优选地，所述充电控制单元还包括电感及第一电容；所述电感的第一端与所述充电芯片的输出端连接，所述电感的第二端与所述电池的输入端连接；所述第一电容的第一端与所述电感的第二端连接，所述第一电容的第二端接地。
优选地，所述充电控制单元还包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述充电芯片的输入端连接，所述第二电容的第二端接地。
优选地，所述系统控制单元包括微控制器，所述微控制器与所述第二温度检测单元的第一端连接。
优选地，所述系统控制单元还包括第二电阻及第三电容；所述电阻的第一端与所述电源连接，所述第二电阻的第二端与所述第二温度检测单元的第一端连接；所述第三电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第三电容的第二端接地。
优选地，所述第一温度检测单元包括第三电阻及第一热敏电阻；所述第三电阻与所述第一热敏电阻并联，所述第一热敏电阻的第一端与所述充电控制单元连接，所述第一热敏电阻的第二端接地。
优选地，所述第二温度检测单元包括第二热敏电阻。
优选地，所述第一热敏电阻及所述第二热敏电阻均为精度小于或等于百分之一的NTC。
本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的充放电保护电路。
本实用新型通过在电池中增加第一温度检测单元和第二温度检测单元，由充电控制单元在充电时检测所述第一温度检测单元的电压，根据第一温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止充电；由系统控制单元在放电时检测所述第二温度检测单元的电压，根据所述第二温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止系统供电，实现了低成本高精度的电池高低温充放电保护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本实用新型一种充放电保护电路一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提供一种充放电保护电路，参照图1，图1是本实用新型一种充放电保护电路一实施例的结构示意图。在一实施例中，所述充放电保护电路包括充电控制单元100、第一温度检测单元200、第二温度检测单元300及系统控制单元400，所述第一温度检测单元200和所述第二温度检测单元300内置于电池B中，所述充电控制单元100的输入端与适配器Adaptor连接，所述充电控制单元100的输出端与所述电池B的输入端连接，所述充电控制单元100的控制端与所述第一温度检测单元200的第一端连接，所述第一温度检测单元200的第二端接地GND，所述系统控制单元400与所述第二温度检测单元300的第一端连接，所述第二温度检测单元300的第二端接地GND；其中，
所述充电控制单元100，用于充电时检测所述第一温度检测单元200的电压，根据所述第一温度检测单元200的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止充电；
所述第一温度检测单元200，用于充电时根据电池温度变化电压；
所述第二温度检测单元300，用于放电时根据电池温度变化电压；
所述系统控制单元400，用于放电时检测所述第二温度检测单元300的电压，根据所述第二温度检测单元300的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止系统供电。
需要说明的是，电池在实际使用中如果温度超出45℃或低于0℃，则无法进行正常的充放电，轻则会造成电池使用寿命变短，重则导致电池损坏，因此所述预设温度区间优选为0℃～45℃。
在本实施例中，所述第一温度检测单元200包括第一热敏电阻RT1及第三电阻R3；所述第三电阻R3与所述第一热敏电阻RT1并联，所述第一热敏电阻RT1的第一端与所述充电控制单元100连接，所述第一热敏电阻RT1的第二端接地。所述第二温度检测单元300包括第二热敏电阻RT2。
热敏电阻是电阻值对温度极为敏感的一种电阻，它可由单晶、多晶以及玻璃、塑料等半导体材料制成。这种电阻具有一系列特殊的电性能，最基本的特性是其阻值随温度的变化有极为显著的变化，以及伏安曲线呈非线性。
具体地，热敏电阻按阻值的温度系数可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。正温度系数热敏电阻，是指随着温度的升高，其阻值明显增大，又简称为PTC；负温度系数热敏电阻，是指随着温度的升高，其阻值明显减小，又简称为NTC。所述第一热敏电阻RT1和第二热敏电阻RT2可以为PTC或者NTC。
本实施例中所述第三电阻R3为下拉电阻，所述第一热敏电阻RT1及所述第二热敏电阻RT2均为精度小于或等于百分之一的NTC。因为热敏电阻为高精度的NTC，在热敏电阻的工作温度范围内，能够将电池B的温度的每一度的变化，精确的转化为电压信号的变化，从而使得整个保护电路能准确地进行相应调整而对电池B进行保护。
可以理解的是，所述第一温度检测单元200内置于电池B中，电池B充电时温度会发生变化，所述第一温度检测单元200中的第一热敏电阻RT1的阻值会根据温度而改变，从而引起所述第一温度检测单元200两端的电压发生改变，此电压信号作为检测信号输出至充电控制单元100，所述充电控制单元100通过检测所述第一温度检测单元200两端的电压可以得出电池的温度，当电池温度低于0℃或高于45℃时，停止为电池充电，实现充电温度保护。
所述第二温度检测单元300内置于电池B中，电池B在三种情况下放电。第一种情况是系统插入适配器Adaptor，但系统充电电流小于系统消耗电流；第二种情况是系统插入适配器Adaptor，但电池环境温度低于0℃或高于45℃，这种情况下充电停止，系统由电池供电；第三种情况是系统没有插入适配器Adaptor，此时系统也是由电池供电。
当电池B放电时温度也会发生变化，所述第二温度检测单元300中的第二热敏电阻RT2在不同的温度下会对应不同的阻值，从而引起所述第二温度检测单元300两端的电压发生改变，此电压信号作为检测信号输出至系统控制单元400。所述系统控制单元400根据所述第二温度检测单元300两端的电压可以得出电池的温度，当电池温度低于0℃或高于45℃时，停止为系统供电，从而实现放电温度保护。
本实施例中，所述充电控制单元100包括充电芯片U1及第一电阻R1；所述充电芯片U1的输出端与所述电池B的输入端连接，所述充电芯片U1的输入端与适配器Adaptor连接，所述充电芯片U1的控制端与所述第一温度检测单元200的第一端连接；所述第一电阻R1的第一端与电源VREF连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第一温度检测单元200的第一端连接。
进一步地，所述充电控制单元100还包括电感L及第一电容C1；所述电感L的第一端与所述充电芯片U1的输出端连接，所述电感L的第二端与所述电池B的输入端连接；所述第一电容C1的第一端与所述电感L的第二端连接，所述第一电容C1的第二端接地。
可以理解的是，所述充电芯片U1、电感L及第一电容C1组成一个BUCK充电电路，所述电感L及第一电容C1相当于低通滤波器，此滤波器可以使直流通过，抑制谐波，使所述充电芯片U1检测到的所述第一温度检测单元200两端的电压更加准确。当系统插入适配器时，所述电感L被充磁，流经电感L的电流线性增加，同时给所述第一电容C1充电，给电池B提供能量。
需要说明的是，所述第一电阻R1为上拉电阻，用于拉高所述充电芯片U1检测到的电压，以使所述第一温度检测单元100的电压检测结果更加准确。
进一步地，为了滤除开关纹波，所述充电控制单元100还包括第二电容C2，所述第二电容C2的第一端与所述充电芯片U1的输入端连接，所述第二电容C2的第二端接地。
本实施例中，所述系统控制单元400包括微控制器U2，所述微控制器U2与所述第二温度检测单元300的第一端连接。
进一步地，所述系统控制单元400还包括电阻R及第三电容C3；所述电阻R的第一端与电源VREF连接，所述电阻R的第二端与所述第二温度检测单元300的第一端连接；所述第三电容C3的第一端与所述电阻R的第二端连接，所述第三电容C3的第二端接地。
可以理解的是，所述电源VREF通过所述电阻R和所述第三电容C3实现一个稳定的分压，使所述微控制器U2检测到的所述第二温度检测单元300的电压更加稳定和准确。
以下结合图1，以温度检测单元为NTC为例，说明本实用充放电保护电路的工作原理：
电池充电时，电池的高低温保护由传统的充电芯片U1实现。具体为：当系统插入适配器Adaptor进行充电时，所述充电芯片U1检测电池B内的第一NTC两端电压，根据第一NTC两端电压得出所述第一NTC的电阻，并由此得出所述第一NTC的温度，即电池的温度。当电池的温度高于45℃或低于0℃时，所述充电芯片U1控制充电停止，防止高/低温下充电损坏以及安全隐患。
电池放电时，电池的高低温保护由系统的微控制器U2实现。具体为：当充电停止后，系统由电池供电，所述微控制器U2检测电池B内的第二NTC两端电压，根据第二NTC两端电压得出所述第二NTC的电阻，并由此得出所述第二NTC的温度，即电池的温度。当电池的温度高于45℃或低于0℃时，所述微控制器U2关断系统开关的控制信号，有效确保电池的放电安全。
本实用新型通过在电池中增加第一温度检测单元和第二温度检测单元，由充电控制单元在充电时检测所述第一温度检测单元的电压，根据第一温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止充电；由系统控制单元在放电时检测所述第二温度检测单元的电压，根据所述第二温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止系统供电，实现了低成本高精度的电池高低温充放电保护。
本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的充放电保护电路，所述电子设备的充放电保护电路的电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述；可以理解的是，由于本实施例的电子设备采用了上述充放电保护电路的技术方案，因此所述装置具有上述所有的有益效果；应理解的是，所述电子设备可以是所有带电池的电子产品，如智能手机、平板电脑、智能电视等，本实用新型对此不加以限制。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种充放电保护电路，其特征在于，所述充放电保护电路包括充电控制单元、第一温度检测单元、第二温度检测单元及系统控制单元，所述第一温度检测单元和所述第二温度检测单元内置于电池中，所述充电控制单元的输入端与适配器连接，所述充电控制单元的输出端与所述电池的输入端连接，所述充电控制单元的控制端与所述第一温度检测单元的第一端连接，所述第一温度检测单元的第二端接地，所述系统控制单元与所述第二温度检测单元的第一端连接，所述第二温度检测单元的第二端接地；其中，
所述充电控制单元，用于充电时检测所述第一温度检测单元的电压，根据所述第一温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止充电；
所述第一温度检测单元，用于充电时根据电池温度变化电压；
所述第二温度检测单元，用于放电时根据电池温度变化电压；
所述系统控制单元，用于放电时检测所述第二温度检测单元的电压，根据所述第二温度检测单元的电压判断电池温度，当所述电池温度超出预设温度区间时停止系统供电。
2.如权利要求1所述的充放电保护电路，其特征在于，所述充电控制单元包括充电芯片及第一电阻；所述充电芯片的输出端与所述电池的输入端连接，所述充电芯片的输入端与适配器连接，所述充电芯片的控制端与所述第一温度检测单元的第一端连接；所述第一电阻的第一端与电源连接，所述第一电阻的第二端与所述第一温度检测单元的第一端连接。
3.如权利要求2所述的充放电保护电路，其特征在于，所述充电控制单元还包括电感及第一电容；所述电感的第一端与所述充电芯片的输出端连接，所述电感的第二端与所述电池的输入端连接；所述第一电容的第一端与所述电感的第二端连接，所述第一电容的第二端接地。
4.如权利要求2～3中任一项所述的充放电保护电路，其特征在于，所述充电控制单元还包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述充电芯片的输入端连接，所述第二电容的第二端接地。
5.如权利要求1所述的充放电保护电路，其特征在于，所述系统控制单元包括微控制器，所述微控制器与所述第二温度检测单元的第一端连接。
6.如权利要求5所述的充放电保护电路，其特征在于，所述系统控制单元还包括第二电阻及第三电容；所述电阻的第一端与电源连接，所述第二电阻的第二端与所述第二温度检测单元的第一端连接；所述第三电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第三电容的第二端接地。
7.如权利要求1所述的充放电保护电路，其特征在于，所述第一温度检测单元包括第三电阻及第一热敏电阻；所述第三电阻与所述第一热敏电阻并联，所述第一热敏电阻的第一端与所述充电控制单元连接，所述第一热敏电阻的第二端接地。
8.如权利要求7所述的充放电保护电路，其特征在于，所述第二温度检测单元包括第二热敏电阻。
9.如权利要求8所述的充放电保护电路，其特征在于，所述第一热敏电阻及所述第二热敏电阻均为精度小于或等于百分之一的NTC。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一权利要求所述的充放电保护电路。
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Cited By (2)
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| CN113839433A (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-24 | 北京小米移动软件有限公司 | 充放电保护电路及保护方法、电池保护板和电子设备 |
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| CN110571758B (zh) * | 2019-08-05 | 2022-03-18 | 深圳市万普拉斯科技有限公司 | Usb接口保护电路、方法、适配器和电子设备 |
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